Java设计模式之单例模式

今天总结一下java设计模式中的单利模式。所谓单例模式就是一个类只能有一个实例化对象，并且提供一个全局的访问点。为什么需要单例模式？可能我们会想，一个类怎么会只有一个实例，其实这种需求还是挺多的，比如：线程池、缓存、对话框、注册表的对象以及显卡等驱动设备的对象。这些对象一般只能存在一个，如果存在多个这样的对象就会出现一些问题，比如同时出现两个显卡对象，那么这两个显卡都会控制到你电脑，那么就有可能产生冲突，这肯定是不行的。

单例模式的实现原理是什么？通常我们实例化一个对象是通过new操作符，比如new Singleton.但这样，可以有多个对象进行new Singleton().这样就会产生多个类的实例。我们知道类的初始化操作是在构造器中进行的，而构造器是可以被访问的，如果我们将构造器设置为private的会怎么样呢？ 也就是我们不允许其他对象去访问这个构造器，也就无法通过new Singleton()来实例化这个类。那么就只能通过在类的内部去调用这个构造方法，于是我们可以想到，在类内部定义一个方法getInstance()，我们通过返回一个类的实例即通过return new Singleton()语句可以得到这个类的实例，但是因为我们在类外无法创建一个对象，所以也就无法去调用这个方法呢，怎么办？这个时候我们可以将这个方法设置为静态的，这样我们可以在外部通过类去直接调用这个方法(Singleton.getInstance())。还有一个问题，这样做，也不能保证这个类只有一个实例，我们如果通过类去多次调用这个方法，不也会产生多个实例。这个时候，我们可以在类的内部增加一个类的静态成员变量(static Singleton uniquenceInstance)，在实例化的方法getInstance()中去判断这个值是否为null,如果为null,则去实例化这个对象，如果不为null则直接返回这个静态成员变量。下面就看具体的代码：

public class Singleton {
	private static Singleton uniquenceInstance ;
	//私有构造方法 
	private Singleton() {
		//初始化操作
	}
	public static Singleton getInstance() {
		if(uniquenceInstance==null) {
			uniquenceInstance = new Singleton();
		}
		return uniquenceInstance;
	}
}

上面这段代码，是经典的单例模式实现。不过这个单例模式在有些情况下还是会有问题，比如多个线程可能会异步的执行了上述代码，那么是有可能创建出多个实例的。这样肯定是不行，我们可以想到，在多线程中有个同步方法，所以我们将实例化方法，改为同步方法即可。

public class Singleton {
	private static Singleton uniquenceInstance ;
	//私有构造方法 
	private Singleton() {
		//初始化操作
	} 
         //改为同步方法
	private static <span style="color:#FF0000;">synchronized </span>Singleton getInstance() {
		if(uniquenceInstance==null) {
			uniquenceInstance = new Singleton();
		}
		return uniquenceInstance;
	}
}

这样做就可以解决多线程的问题，不过这样做是有代价的，会使性能大大降低。因为我们每一次执行getInstance()方法，都会进行一次同步，但我们只需要第一次执行此方法的时候需要同步，即当uniquenceInstance变量已经设置好的时候，我们是不需要同步的。我们可以采用“急切”创建实例的方式，来实例化类，而前面的方式是延迟实例化的方法。我们看一下代码实现：

public class Singleton {
	private static Singleton uniquenceInstance = new Singleton();
        private Singleton() {}
        public static Singleton getInstance() {
		return uniquenceInstance;
	}
}

这样，我们就可以利用JVM在加载这个类的时候马上去创建唯一的类的实例，JVM确保在任何线程访问uniquenceInstance静态变量之前，一定先创建此实例。

至于我们是需要”急切实例化方式“还是”延迟实例化方式“可以根据自己的实际开发需要来进行选择。这次单例模式就说这么多，多加实践才能体会到它的优缺点， do it!